專利名稱：三相電機(jī)演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
三相電機(jī)演示儀，能演示三相交流發(fā)電機(jī)，電動機(jī)的工作原理。采用水流和機(jī)械相配合的形式，表現(xiàn)機(jī)械和電流的各種現(xiàn)象。是電工教學(xué)和普通工人進(jìn)行理論學(xué)習(xí)的實驗儀器。
目前在電機(jī)原理教學(xué)中，除了解一般的電磁規(guī)律以外，還需繪制各種原理圖，如發(fā)電機(jī)原理示意圖、三相交流電流曲線圖、電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場圖。為了解一個磁場旋轉(zhuǎn)一周的全過程，要對不同時間的不同電流，繪制不同位置的磁場圖，由于電流和磁場都無法看到，觀查時只能通過想象才能理解到它的旋轉(zhuǎn)。因此學(xué)習(xí)難度大，效率低。
本實用新型，能提供一種只需搖動本儀的手柄，就能直接看到，三相電機(jī)在運(yùn)行中的各種現(xiàn)象，其中包括電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的旋轉(zhuǎn)、磁極繞組的直流流動、電動機(jī)定子繞組在不同磁極下電流的不同流向、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組所需直流的整流電路、二極管的內(nèi)部整流過程、發(fā)電機(jī)定子繞組電流的流向變化、電動機(jī)磁場在定子繞組電流不同流向下的不同旋轉(zhuǎn)位置、鼠籠轉(zhuǎn)子與磁場的異步、以及用模擬水流直接推動電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)等。以上線路均用透明管以水流和機(jī)械的形式表現(xiàn)出來。模型顯示，立體觀查。本儀為二極星接。
本實用新型的方案是曲軸(2)轉(zhuǎn)動時，經(jīng)連桿(3)推動三個互成120°的活塞(4)往返運(yùn)動，使水在活塞(4)的出口，交替流出、流進(jìn)。形成和三相交流電流，從流向、流量和相位上完全相同的三組水流。經(jīng)星點(6)流入互成120°的發(fā)電機(jī)定子繞組(7)內(nèi)，它的出口連接由六個單向?qū)Я鏖y(19)組成的三相橋式整流做為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的演示直流。此直流由于無法送到旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(9)上。本儀在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(9)內(nèi)，還設(shè)有一套整流，由二個活塞(10)和四個導(dǎo)流閥(11)組成單相橋式整流，整流后接入轉(zhuǎn)子繞組(15)。
互成120°的電動機(jī)定子繞組(22)，也由發(fā)電機(jī)定子繞組(7)出口引出。繞組(22)的出口，經(jīng)星點(23)連接三個互成120°的活塞(24)，以推動曲軸(26)轉(zhuǎn)動。曲軸(26)帶動電動機(jī)磁場(33)，同時由變速軸承減速帶動鼠籠轉(zhuǎn)子(31)。
當(dāng)曲軸(2)轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(9)轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)定子繞組(7)的水流流向形成旋轉(zhuǎn)，并和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同步。整流系統(tǒng)把交流變成直流，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(15)內(nèi)有直流流動。電動機(jī)定子繞組(22)的水流流向形成旋轉(zhuǎn)，電動機(jī)磁場(33)旋轉(zhuǎn)，并和電動機(jī)定子繞組(22)的水流流向同步，和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(9)同步鼠籠轉(zhuǎn)子(31)慢于磁場(33)形成異步。
本儀水流以活塞推動，不論搖動速度多慢，管路中都有水流流動。這樣便于仔細(xì)觀查，本儀有發(fā)電、整流、用電等多種演示，而且是立體觀查，清楚直觀，使學(xué)員能在極短的時間里學(xué)習(xí)到較多的知識，學(xué)習(xí)效率高。


圖1是本儀的原理總圖，圖2是發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖，圖3是電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
本實用新型的結(jié)構(gòu)手柄(1)固定在曲軸(2)的主軸頸上，連桿(3)同套在曲軸(2)的連桿軸頸上，三個活塞固定在相差120°的位置上，活塞用軟質(zhì)塑料做成手風(fēng)琴式。當(dāng)曲軸(2)轉(zhuǎn)動時，三個活塞(4)交替運(yùn)動。
三個活塞(4)的出口，由管道引靠在一起，做為發(fā)電機(jī)定子繞組的星點(6)，然后接入發(fā)電機(jī)定子繞組(7)。它的結(jié)構(gòu)是把由透明管繞制的三把線圈套成圓柱形，各進(jìn)水口(或出水口)之間互成120°，固定在線架(8)上。當(dāng)流入交變水流時，交替流入每個線圈，在空間的流向上形成旋轉(zhuǎn)。
整流系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)定子繞組出口引出。每根管接兩個導(dǎo)流閥，一個進(jìn)口，一個出口，把其余的三個出口連在一起為整流后的正極，三個進(jìn)水口連為付極。單向?qū)Я鏖y由閥體(19)導(dǎo)流球(20)、彈簧(18)、出水口(17)、進(jìn)水口(21)組成。當(dāng)水流正向流動時，水從進(jìn)水口(21)流進(jìn)，球(20)被推開，水從球(20)和閥體之間，經(jīng)出口(17)流出，當(dāng)反向流動時，水從出水口(17)流進(jìn)，由于彈簧(18)的作用，使球緊靠在進(jìn)水口處，使水無法從進(jìn)水口(21)流出閥體，達(dá)到整流的目的。整流后的直流連在一起形成回流，并設(shè)控制閥(16)和電刷架(13)把電刷架(13)引到滑環(huán)(14)處。
整流后的直流，由于無法送到旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(9)上，本儀在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(9)內(nèi)還設(shè)有一套整流，由二個活塞(10)和四個導(dǎo)流閥(11)組成?；钊?10)固定在轉(zhuǎn)子(9)上同時固定在曲軸(2)的主軸頸上，連桿同套在曲軸(5)的連桿軸頸上，曲軸(5)的主軸頸，固定在極座(12)上。當(dāng)轉(zhuǎn)子(9)轉(zhuǎn)動時，曲軸(5)相對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，活塞(10)往返運(yùn)動，形成一組交變水流，經(jīng)導(dǎo)流閥(11)進(jìn)行整流，由透明管引到滑環(huán)在返回接入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(15)，并形成回流。
電動機(jī)定子繞組(22)，也由發(fā)電機(jī)定子繞組(7)出口引出。它的結(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)定子繞組相同，它的出水口引靠在一起組成電動機(jī)定子繞組(22)的星點(23)。
星點(23)的三個管道，連接著三個互成120°的三個活塞(24)，各連桿(25)同套在曲軸(26)的連桿軸頸上。當(dāng)水流流入活塞(24)時，曲軸(26)在活塞的交替推動下形成旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速和曲軸(2)相同，另外曲軸(26)的曲軸臂，小于曲軸(2)的曲軸臂，以保證活塞(24)和整流同時工作。
電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(33)，固定在軸承外套(28)上，同時固定在曲軸(26)的主軸頸上，鼠籠轉(zhuǎn)子(31)固定在軸承球架(29)上，軸承內(nèi)套(30)由軸(32)引出固定在機(jī)座(27)上。當(dāng)曲軸(26)轉(zhuǎn)動時，電動機(jī)磁場(33)旋轉(zhuǎn)，并和電動機(jī)定子繞組(22)的水流流向同步，由于軸承轉(zhuǎn)動時，球架慢于外套，快于內(nèi)套，因此鼠籠轉(zhuǎn)子(31)慢于磁場(33)形成異步。
綜合上述本儀分以下幾個機(jī)構(gòu)組成1、三相交流電流模擬機(jī)構(gòu)曲軸(2)轉(zhuǎn)動時，活塞(4)交替運(yùn)動，在活塞的出口，便模擬出和三相交流電流從流向，流量和相位上完全相同的三組水流。
2、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)定子繞組把三把線圈套成圓柱形，各進(jìn)水之間互成120°，當(dāng)流入交變水流時，交替流入每個線圈，在空間的流向上開成旋轉(zhuǎn)，并和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(9)、電動機(jī)磁場(33)同步。
3、整流電路由六個單向?qū)Я鏖y組成三相橋式整流。當(dāng)流入三組水流時，就把交變水流變成直流。
4、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)當(dāng)轉(zhuǎn)子(9)轉(zhuǎn)動時，曲軸(5)相對轉(zhuǎn)子(9)轉(zhuǎn)動，活塞(10)往返運(yùn)動，形成一組交變水流，經(jīng)導(dǎo)流閥(11)整流后流入轉(zhuǎn)子繞組(15)，繞組(15)內(nèi)便有直流流動。
5、液壓同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動機(jī)定子繞組(22)的出口，連著三個互成120°的活塞(24)。當(dāng)流入交變水流時，各活塞(24)分別用不同的角度和相應(yīng)的時間，推動曲軸(26)形成旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(9)同步。
6、電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)當(dāng)曲軸(26)轉(zhuǎn)動時，磁場(33)轉(zhuǎn)動，并與繞組(22)的水流流向同步。鼠籠轉(zhuǎn)子(31)，由于軸承的減速和磁揚(yáng)(33)異步。
權(quán)利要求1.三相電機(jī)演示儀，其特點是手柄(1)固定在曲軸(2)的主軸頸上，三個活塞(4)互成120°，它的連桿(3)同套在曲軸(2)的連桿軸頸上，活塞(4)的出口，用管引靠在一起，做為發(fā)電機(jī)定子繞組(7)的星點(6)，由星點的三個出口，接入發(fā)電機(jī)定子繞組(7)，它的結(jié)構(gòu)是各進(jìn)水口之間互成120°，它的出水口，連接由六個單向?qū)Я鏖y(19)組成的三相橋式整流。電動機(jī)定子繞組(22)，也由發(fā)電機(jī)定子繞組(7)的出口引出，結(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)定子繞組相同，電動機(jī)定子繞組(22)的出口，連接三個互成120°的活塞(24)，活塞的連桿(25)，同套在曲軸(26)的連桿軸頸上，曲軸(26)的主軸頸，裝有電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(33)，并帶動變速軸承的外套(28)，鼠籠轉(zhuǎn)子(31)，按在軸承的球架(29)上，軸承內(nèi)套(30)，由軸(32)引出固定在機(jī)座上。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)裝有兩個活塞(10)和四個導(dǎo)流閥(11)，組成一組單相整流，供發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(15)的直流流動?；钊?10)固定在轉(zhuǎn)子上，同時固定在曲軸(2)的主軸頸上，推動活塞(10)的曲軸固定在機(jī)座(12)上。
專利摘要三相電機(jī)演示儀，是電工教學(xué)儀器，能以水流的形式模擬三相交流電和直流電，通過透明管對電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組以及整流電路進(jìn)行電流演示。利用模擬三相交流電相位不同的特點，直接推動電動機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并確保電動機(jī)磁場與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同步，與鼠籠轉(zhuǎn)子異步。
文檔編號G09B23/18GK2092131SQ9120511
公開日1992年1月1日 申請日期1991年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月5日
發(fā)明者魯滿樂 申請人:魯滿樂